X射线曝光方程式的设计及应用

　　在无损检测中,通常把管子公称直径De≤100mm的管子称为小径管。阶梯试块制作的X射线曝光曲线,用于小径管环焊缝X射线探伤选取曝光参数时,由于平面与圆弧面的差异、实际透照厚度值连续变化、实际透照厚度比很大、焊缝区与母材区厚度比很大等原因,致使实际X射线探伤时,选取透照厚度是估算选取,误差较大。它直接影响X射线底片的黑度及X射线探伤灵敏度。

　　根据原X射线曝光曲线,估算选取小径管的透照厚度,经过本文所述程序,设计X射线曝光方程式。使用X射线曝光方程式,选取小径管环焊缝X射线探伤的曝光参数,对X射线探伤灵敏度、厚度宽容度及底片黑度的控制,起到了良好的效果。

　　1　小径管环焊缝X射线探伤的技术难度

　　1.1　技术难度的理论分析

　　(1)平面阶梯试块与小径管环焊缝圆弧面的差异

　　不论是管电压—透照厚度(kV-T)类型的曝光曲线,还是曝光量—透照厚度(E-T)类型的曝光曲线,都是通过改变曝光参数(例如固定管电压kV,改变曝光量E;或者固定曝光量E,改变管电压kV),透照由不同固定厚度组成的平面阶梯试块制作的。对小径管环焊缝而言,圆弧面的透照厚度是连续变化的。将平面阶梯试块制作的曝光曲线用于小径管环焊缝的圆弧面,依此来选择曝光参数,显然会带来误差。

　　(2)实际透照厚度值连续变化及透照厚度比大小径管环焊缝透照厚度值连续变化如图1所示。透照时假设为双壁双影重叠成像,且不考虑焊缝余高,则小径管的实际透照厚度值由2T1连续线性变化到T2(见图1),即透照厚度比2T1/T2很大。例如 76～ 89的管子,一般理论最大厚度比K∞大于4.2[1],考虑到小径管射线照相对比度和厚度宽容度的平衡关系,经验厚度比Ke也大于1.5[1];又例如 38～ 76的管子,一般理论最大厚度比K∞大于3[1];经验厚度比Ke大于1.4。因此,底片有效检测范围难以达到D= 2.0～3.5[1],有时甚至不能达到1.5～3.5。厚度比越大,底片有效检测范围越难以达到D= 2.0～3.5。

　　(3)焊缝区与母材区的透照厚度比大

　　小径管自身壁厚较薄,然而由于氩弧焊打底及手工焊盖面,致使内外加强高均较高。所以,焊缝区与母材区的透照厚度比大,X射线底片上焊缝区与母材区的黑度差较大。在焊缝区与母材区上难以同时达到要求的像质指数。一味地追求厚度宽容度,管电压选择太高,又会使探伤灵敏度下降。

　　焊缝区与母材区透照厚度比大,则完全有可能出现这样的情况:焊缝区的像质指数达到了相关标准的要求,而母材区的像质指数则可能达不到相关标准的要求;母材区包括热影响区的缺陷就可能存在漏检。